機器人燃料電池混合電源能量流控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)代科技的發(fā)展，促使機器人技術(shù)得到了長足的進步，但是移動機器人的電源問題始終是束縛其作業(yè)能力的關(guān)鍵因素之一。燃料電池以能量效率高、環(huán)保等優(yōu)點為機器人電源提供了一種新的解決方案，但由燃料電池輸出特性較軟，若單獨為機器人負載供電難以滿足系統(tǒng)的動態(tài)需求。為了解決這一問題，本文開展了對機器人燃料電池混合電源系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　 在分析燃料電池特性的基礎(chǔ)上，制定了燃料電池與蓄電池、超級電容2種輔助電源共同組成燃料電池混合電

2、源系統(tǒng)為機器人負載供電的方案，并根據(jù)機器人負載功率需求分別對各電源的功率、容量等進行了配置和選型；通過對比直流總線拓撲結(jié)構(gòu)，提出了一種新的燃料電池混合電源級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，并對其工作模式進行了研究。
　　 基于確定的級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，根據(jù)機器人負載控制系統(tǒng)的性能要求，對雙向DC/DC變換器的MOSFET管、變壓器以及各電容進行計算、選型，并確定系統(tǒng)總體控制方案；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了以TMS320F2812為控制核心的硬件系統(tǒng)，包括驅(qū)動單元

3、設(shè)計、信號采集及處理單元設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換單元設(shè)計、光電隔離單元設(shè)計以及保護電路設(shè)計。
　　 通過對機器人燃料電池混合電源系統(tǒng)在負載不同工作模式下供電特性的分析，結(jié)合電源系統(tǒng)的4項約束條件，提出了燃料電池混合電源系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制與PI控制相結(jié)合的能量流切換控制策略，當系統(tǒng)偏差大于閾值時，利用滑模變結(jié)構(gòu)控制的快速響應(yīng)特性，迅速將偏差縮小到閾值，當系統(tǒng)偏差小于閾值時，則利用PI控制實現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制。
　　 論文對提出的燃